天然氣壓縮機(jī)故障分析及安全運(yùn)行措施

陳文華 高莫狄 蘭子龍

關(guān)鍵詞：天然氣、壓縮機(jī)、事故分析、安全防范

1燃?xì)鈮嚎s機(jī)常見故障問題以及處理

1.1壓縮機(jī)組干氣密封失效故障

壓縮機(jī)干氣密封動(dòng)環(huán)端面開有氣體槽，氣體槽深度僅有幾微米，端面間必須有潔凈的氣體，以保證在兩個(gè)端面之間形成一個(gè)穩(wěn)定的氣膜使密封端面完全分離。氣膜厚度一般為幾微米，這個(gè)穩(wěn)定的氣膜可以使密封端面間保持一定的密封間隙，間隙太大密封效果差，而間隙太小會(huì)使密封面發(fā)生接觸，產(chǎn)生的摩擦熱能使密封面燒壞而失效。氣體介質(zhì)通過密封間隙時(shí)靠節(jié)流和阻塞的作用而被減壓，從而實(shí)現(xiàn)氣體介質(zhì)的密封。幾微米的密封間隙會(huì)使氣體的泄漏率保持最小，動(dòng)環(huán)密封面分為外區(qū)域和內(nèi)區(qū)域，氣體進(jìn)入密封間隙的外區(qū)域有空氣動(dòng)壓槽，這些槽壓縮進(jìn)來的氣體。密封間隙內(nèi)的壓力增加將形成一個(gè)不被破壞的穩(wěn)定氣膜。穩(wěn)定的氣膜是由密封墻的節(jié)流效應(yīng)和所開動(dòng)壓槽的泵效應(yīng)得到的。密封面的內(nèi)區(qū)域是平面，靠它的節(jié)流效應(yīng)限制了泄漏量。如圖1干氣密封內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖：

1.1.1密封氣的雜質(zhì)造成的故障

雜質(zhì)是導(dǎo)致干氣密封失效的主要原因之一，干氣密封旋轉(zhuǎn)結(jié)合環(huán)，配合環(huán)與主環(huán)之間的氣體槽深度約3微米左右。當(dāng)固體或液體進(jìn)入配合環(huán)與主環(huán)之間的氣體槽極可能引起密封性能的下降，最后導(dǎo)致密封失效。存在于氣體槽內(nèi)的固體或液體雜質(zhì)會(huì)使配合環(huán)和主環(huán)之間剪應(yīng)力的升高。導(dǎo)致密封部件過熱，從而使干氣密封密封失效。干氣密封旋轉(zhuǎn)結(jié)合環(huán)，如圖2。

密封氣來源于壓縮機(jī)出口管線工藝氣或壓縮機(jī)出口管線經(jīng)增壓撬增壓后的氣源，若氣質(zhì)不潔凈或溫度較低均會(huì)差生雜質(zhì)，含雜質(zhì)的密封氣直接接觸密封環(huán)面，存在于工藝氣中的雜質(zhì)就會(huì)破壞干氣密封，導(dǎo)致壓縮機(jī)損壞。因此，在工藝密封氣進(jìn)入壓縮機(jī)前，需對密封氣進(jìn)行二次過濾（即前置過濾器和后置過濾器）、加熱，確保密封氣潔凈。

1.1.2軸承潤滑油的雜質(zhì)造成的故障

壓縮機(jī)干氣密封外側(cè)要有第三方隔離密封氣源，其密封位于干氣密封腔體壓縮機(jī)軸承座區(qū)域之間。隔離密封中通入的緩沖氣通常是壓縮空氣或氮?dú)?。隔離密封的主要作用是阻止軸承滑油或者油霧進(jìn)入干氣密封。一旦隔離密封失效后，軸承潤滑油的雜質(zhì)就會(huì)進(jìn)入干氣密封，造成干氣密封損壞，導(dǎo)致壓縮機(jī)故障。根據(jù)壓縮機(jī)干氣密封隔離密封氣所需壓力，確保密封氣壓力供給穩(wěn)定，且潔凈。

1.2壓縮機(jī)組喘振導(dǎo)致壓縮機(jī)故障

1.2.1壓縮機(jī)組喘振形成的原因

喘振是透平式壓縮機(jī)（也叫葉片式壓縮機(jī)）在流量減少到一定程度時(shí)所發(fā)生的一種非正常工況下的振動(dòng)。在機(jī)組起動(dòng)、停機(jī)都要通過低轉(zhuǎn)速區(qū)。此時(shí)經(jīng)過壓縮機(jī)的天然氣流量低于臨界流量，會(huì)發(fā)生稱之為喘振的氣流不穩(wěn)定現(xiàn)象。喘振是發(fā)生在壓縮機(jī)流動(dòng)氣體中的氣流振蕩，會(huì)引發(fā)壓縮機(jī)劇烈的機(jī)械振動(dòng)，特別容易造成壓縮機(jī)的軸端干氣密封裝置和軸承的破壞。壓縮機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)喘振的原因是在壓縮機(jī)進(jìn)口流量低于臨界值，氣流攻角過大，造成葉輪中氣流分離。

1.2.2喘振的預(yù)防

壓縮機(jī)喘振的危害性大，因此離心式壓縮機(jī)不能在喘振區(qū)域或者接近喘振狀態(tài)下運(yùn)行。理論上來說，可以采用從出口放空一部分天然氣，來調(diào)整進(jìn)入壓縮機(jī)的天然氣流量來避免喘振。然而為防止壓縮機(jī)喘振而直接將天然氣從壓縮機(jī)出口排入大氣不但危險(xiǎn)而且造成資源浪費(fèi)，所以一般設(shè)計(jì)有壓縮機(jī)組的防喘系統(tǒng)，在壓縮機(jī)系統(tǒng)的排氣段安裝防喘振調(diào)節(jié)閥，即將壓縮機(jī)出口的天然氣經(jīng)過冷卻之后再引入進(jìn)口，增加進(jìn)口流量來防止喘振的發(fā)生，從而達(dá)到保護(hù)壓縮機(jī)的目的。

1.3壓縮機(jī)組控制系統(tǒng)信號跳變故障

壓縮機(jī)是輸氣管道運(yùn)行的核心命脈，壓縮機(jī)控制系統(tǒng)是壓縮機(jī)的“大腦”。多年來壓縮機(jī)運(yùn)行中，導(dǎo)致機(jī)組停機(jī)的原因有很多，其中一部分為信號干擾、跳變。針對歷年壓縮機(jī)信號跳變記錄排查，判斷現(xiàn)場接地存在不規(guī)范、不可靠、控制系統(tǒng)儀表接地混亂、不同批次施工接地電存在電位差等情況。致使機(jī)組控制信號不穩(wěn)定，嚴(yán)重影響壓縮機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

優(yōu)化接地系統(tǒng)，增加防反擊匯流箱實(shí)現(xiàn)壓縮機(jī)單個(gè)機(jī)組獨(dú)立、站控系統(tǒng)獨(dú)立、保護(hù)接地獨(dú)立，防止電位反串?？捎行У谋苊鈮嚎s機(jī)組控制系統(tǒng)信號跳變故障，確保機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性。

2天然氣壓縮機(jī)安全運(yùn)行措施

2.1建立健全天然氣壓縮機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)制度

壓縮機(jī)作為天然氣生產(chǎn)的重要輸氣設(shè)備，必須做好其日常的檢查和保養(yǎng)，并嚴(yán)格按照規(guī)范開展保養(yǎng)，確保壓縮機(jī)完好性。因此建立健全壓縮機(jī)管理規(guī)章制度尤為重要，其中包括壓縮機(jī)的運(yùn)行管理規(guī)程、維護(hù)保養(yǎng)規(guī)程、日常檢查記錄、故障庫整理以及壓縮機(jī)運(yùn)行管理人員崗位責(zé)任制等。加強(qiáng)壓縮機(jī)隱患排查，并做到舉一反三，避免天然氣壓縮機(jī)故障率的發(fā)生，提高壓縮機(jī)的運(yùn)行效率。

2.2提高崗位員工的操作技能

不斷提高天然氣壓縮機(jī)管理人員的素質(zhì)，通過全面系統(tǒng)的培訓(xùn)，來提高員工的綜合素質(zhì)。提高崗位員工的技術(shù)水平以及安全意識，避免壓縮機(jī)故障的發(fā)生。崗位員工培訓(xùn)要有針對性、實(shí)效性和前瞻性，熟知天然氣壓縮機(jī)理論知識。加強(qiáng)以干代學(xué)，用實(shí)際動(dòng)手來代替死板的教學(xué);以老帶新，充分發(fā)揮來員工的能動(dòng)性，帶領(lǐng)新員工學(xué)習(xí)的積極性和主觀能動(dòng)性;理論結(jié)合實(shí)際，把壓縮機(jī)理論知識，應(yīng)用到實(shí)際當(dāng)中。這樣才能更好的提高崗位員工的操作技能。

2.3保證天然氣壓縮機(jī)安全運(yùn)行的技術(shù)措施

對天然氣壓縮機(jī)實(shí)施安全生產(chǎn)管理，保證設(shè)備的完好性，及時(shí)排除壓縮機(jī)的隱患，延長壓縮機(jī)系統(tǒng)的使用壽命。對天然氣壓縮機(jī)定期開展維護(hù)保養(yǎng)，降低壓縮機(jī)故障率的發(fā)生。天然氣壓縮機(jī)啟動(dòng)前、運(yùn)行中以及停機(jī)后，都需要進(jìn)行必要的維護(hù)、檢查、保養(yǎng)，以保證壓縮機(jī)能夠平穩(wěn)有效的運(yùn)行。

結(jié)束語

壓縮機(jī)是對氣體進(jìn)行增壓的設(shè)備，天然氣壓縮機(jī)的主要功能是對天然氣進(jìn)行壓縮處理，提高天然氣的輸送能力，滿足天然氣輸送需求。計(jì)劃性維護(hù)保養(yǎng)不僅是保障天然氣壓縮機(jī)安全平穩(wěn)地運(yùn)行的有效方法，而且能夠切實(shí)保證天然氣輸送的效率。

參考文獻(xiàn)

馮壟.淺談天然氣壓縮機(jī)系統(tǒng)的安全運(yùn)行。《化工管理》.2015（14）：236-236。

GE/RR壓縮機(jī)組維護(hù)運(yùn)行手冊。